CH684326A5

CH684326A5 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres und Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Info

Publication number: CH684326A5
Application number: CH3095/91A
Authority: CH
Inventors: Boerge Carlstroem; Ralph Jost
Original assignee: Hobas Eng Ag
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1994-08-31
Also published as: FR2684917A1; US5306458A; SI9200273A; ITMI922420A1; CZ289622B6; BE1005698A5; ITMI922420A0; PH30611A; FR2684917B1; IT1255562B; CZ318192A3

Description

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Beschreibung

Die Herstellung von Kunststoffrohren aus aushärtbarem Kunststoff, der einen Füllstoff enthalten kann, nämlich einem Polyester oder einem Epoxyharz, Sand und Glasfasern in einer sich drehenden, horizontalachsigen, als Matrize dienenden, metallenen Schleudertrommel ist an sich bekannt. Bei Einrichtungen dieser Art werden die Ausgangsmaterialien durch einen sich in der Schleudertrommel hin und her bewegenden Arm regelmässig verteilt, wobei der Wandaufbau je nach dem Zweck, für den das Rohr bestimmt ist, und nach den Dimensionen, die es aufweisen muss, ausgebildet wird. Obwohl der Aushärtevorgang ein exothermer Prozess ist, ist es für einen richtigen voraussehbaren Verfahrensablauf nicht nur zweckmässig sondern nötig, nach dem ersten Einbringen der Raumtemperatur aufweisenden Ausgangsmaterialien in die ebenfalls Raumtemperatur aufweisende Schleudertrommel Wärme zuzuführen. Derzeit macht man dies durch Einblasen erhitzter Luft in die Schleudertrommel. Die dadurch aus der Schleudertrommel herausgeblasene Luft führt gasförmige Lösungsmittel aus dem flüssigen Harz oder dem Katalysator mit sich, sodass gemäss den neuen Umweltschutzerkenntnissen und -Vorschriften Reinigungsanlagen für diese Abluft nötig sind.

Der Lösung dieses Problems dient nun das erfin-dungsgemässe Rohrherstellungsverfahren. Bei diesem wird nun nicht eine Reinigung der ausgeblasenen Luft durchgeführt, sondern es wird ein Verfahren angegeben, bei welchem überhaupt keine Luft ein- und daher auch keine Luft ausgeblasen wird. Als zusätzlicher Vorteil wird eine Wärmerückgewinnung erreicht, sodass die bis jetzt zur Erhitzung der Luft benötigte Energie gespart werden kann. Dieses erfindungsgemässe Verfahren ist nämlich dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem ersten Einbringen der Ausgangsmaterialien in die Raumtemperatur aufweisende Schleudertrommel diese zur Begünstigung des an sich exothermen Aushärte-Vorgangs von aussen durch Besprengen mit warmem, in einem Kreislauf geführtem Wasser solange aufheizt, bis der Aushärtevorgang exotherm wird, und dann, wenn die Temperatur des entstehenden Rohres wieder abnimmt, die Schleudertrommel durch eine Besprengung mit kaltem, in einem zweiten Kreislauf geführtem Wasser kühlt, wobei die an den Kaltwasserkreislauf abgegebene Wärmemenge mindestens so gross ist, wie die zu Beginn des Fabrikationsvorganges dem Warmwasserkreislauf entzogene Wärmemenge.

Die Erfindung betrifft des weitern eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine Heiz- und Kühlanlage mit einem Warmwasser- und einem Kaltwasserkreislauf, wobei bei jeder Schleudertrommel eine Besprengungsein-richtung zum Besprengen der sich drehenden Trommel mit Wasser und unterhalb der Trommel eine Auffangvorrichtung für das über das Rohr laufende Wasser vorhanden sind, die beide wahlweise an einen der beiden Wasserkreisläufe anschliessbar sind.

Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Prinzipschema einer erfindungsgemässen Anlage.

Diese Anlage weist sechs horizontalachsige, drehbar gelagerte, motorisch angetriebene, metallene Schleudertrommeln auf, die in der Zeichnung nur schematisch dargestellt und mit 1 bis 6 bezeichnet sind. Obwohl diese Trommeln alle verschiedene Durchmesser aufweisen können, sind sie in der Zeichnung der Einfachheit halber alle gleich gross wiedergegeben. Zur Erhöhung der Übersichtlichkeit wurde darauf verzichtet, die an sich komplizierten Lager dieser Trommeln und die Antriebsorgane, bei denen es sich zweckmässigerweise um Elektromotoren mit stufenlos verstellbarer Drehzahl handelt, einzuzeichnen.

Dargestellt ist jedoch bei jeder Trommel eine Hülle, die die Schleudertrommel vollständig umhüllt und die bei der Trommel 6 mit 16 bezeichnet ist. Oben in dieser Hülle sind zwei zusammen eine Be-sprengungs-Einrichtung bildende Sprührohrleitungen 26 angeordnet, die über ein gemeinsames Ventil 27 mit der Zulaufleitung 28 verbunden sind. Diese Zulaufleitung 28 ist über das Elektroventil 35 mit der Kaltwasser-Speiseleitung 36 und über das Elektroventil 37 mit der Warmwasser-Speiseleitung 38 verbunden. Der untere Teil der Umhüllung 16 dient als Auffangvorrichtung für das über die Trommel 6 laufende Wasser. Diese Auffangvorrichtung ist über eine ein Elektroventil 29 aufweisende Ablaufleitung 30 mit der Kaltwasser-Sammelleitung 31 und über eine ein Elektroventil 32 aufweisende Ablaufleitung 33 mit der Warmwasser-Sammelleitung 34 verbunden.

Die andern fünf Schleudertrommeln 1-5 sind auf die gleiche Art und Weise je mit einer Bespren-gungseinrichtung und einer Wasserauffangvorrichtung versehen und an die Kaltwasser-Sammelleitung 31, die Warmwasser-Sammelleitung 34, die Kaltwasser-Speiseleitung 36 und die Warmwasser-Speiseleitung 38 angeschlossen, sodass eine weitere Beschreibung dieser in der Zeichnung dargestellten Details nicht nötig ist.

Die Kaltwasser-Sammelleitung 31 mündet in ein erstes Kaltwasser-Reservoir 39, das mit einer Überlaufleitung 40 und einer durch ein Ventil 41 geschlossenen Entleerungsleitung 42 versehen ist. Vom ersten Kaltwasser-Reservoir 39 führt eine mit einer Pumpe 43 versehene Leitung 44 zu einem zweiten Kaltwasser-Reservoir 45, das grösser ist als das erste Reservoir 39. Auch dieses Reservoir ist mit einer Überlaufleitung 46 und einer durch ein Ventil 47 verschlossenen Entleerungsleitung 48 versehen. Dieses zweite grössere Kaltwasser-Reservoir 45 ist über eine Pumpe 49 mit der Kaltwasser Speiseleitung 36 verbunden, sodass all die vorgenannten Reservoire, Pumpen und Leitungen einen Kaltwasserkreislauf bilden, an den sich die Be-sprengungseinrichtung und die Wasserauffangvorrichtung über die entsprechenden Ventile 29 und 35 anschliessen lassen.

Analog dazu ist auch ein Warmwasser-Kreislauf aufgebaut: Die Warmwasser-Sammelleitung 34 mündet in ein erstes Warmwasser-Reservoir 50,

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das mit einer Überlaufleitung 51 und einer durch ein Ventil 52 geschlossenen Entleerungsleitung 53 versehen ist. Von diesem ersten Warmwasser-Re-servoir 50 führt eine mit einer Pumpe 54 versehene Leitung 55 zu einem zweiten Warmwasser-Reservoir 56, das grösser ist als das erste Reservoir 50. Auch dieses zweite Reservoir 56 ist mit einer Überlaufleitung 57 und einer durch ein Ventil 58 abgeschlossenen Entleerungsleitung 59 versehen. Dieses zweite grössere Warmwasser-Reservoir 56 ist über eine Pumpe 60 und einen Wärmeaustauscher 61 mit der Warmwasser-Speiseleitung 38 verbunden, sodass die beiden vorgenannten Reservoire, die beiden Pumpen und die entsprechenden Leitungen einen Warmwasser-Kreislauf bilden, an den sich die Besprengungseinrichtungen und die Wasserauffangvorrichtungen über die entsprechenden Ventile 32 und 37 anschliessen lassen.

Dem Wärmeaustauscher 61 kann, so weit es nötig ist, durch irgend ein Medium, beispielsweise durch heisses Wasser oder heisses Öl, Wärme zugeführt werden. Er könnte aber auch mit elektrisch heizbaren Heizstäben versehen sein.

In der Zeichnung sind noch verschiedene Hilfsund Verbindungsleitungen dargestellt, von denen einige dazu dienen, die beiden Kreisläufe mit Wasser zu füllen oder ganz oder teilweise zu entleeren oder sie miteinander zu verbinden; andere dienen dazu, die Kreisläufe auch an den Besprengungseinrichtungen und den Wasserauffangvorrichtungen vorbei kurzzuschliessen.

Selbstverständlich sind nicht nur alle Elektroventi-le über in der Zeichnung nicht dargestellte Steuerleitungen mit einer in der Zeichnung nur schematisch angedeuteten zentralen, programmierbaren Steuereinrichtung 62 verbunden, sondern es sind auch die verschiedenen Temperaturfühler sowie die an den Reservoiren vorhandenen Niveaufühler über entsprechende Leitungen so an die Steuereinrichtung angeschlossen, dass dort die Messwerte abgelesen werden können, wobei die Schaltung so ausgebildet ist, dass das Unter- bzw. Überschreiten kritischer Werte ein entsprechendes Schalt- oder Alarmsignal auslöst. Des weitern sind auch die Steuerungen für die Antriebe der Schleudertrommeln und die Steuerungen für die Materialzufuhr an der programmierbaren Steuereinrichtung so angeschlossen, dass sich die Anlage sowohl nach individuellen Bedürfnissen, also sozusagen «von Hand», wie auch nach vorgegebenen Programmen von dort aus steuern lässt.

Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres werden nun nach an sich bekannten Rezepten, d.h. entsprechend dem gewünschten Wandaufbau des herzustellenden Rohres, das flüssige Harz, das Zusatzstoffe enthalten kann, der zugehörige Katalysator sowie Sand und Glasfasern teilweise nacheinander, teilweise gemeinsam in die sich drehende Schieudertrommel eingebracht, wobei zur Erzielung einer glatten Aus-senwand des herzustellenden Rohres zuerst nur Harz und Katalysator eingebracht werden, worauf anschliessend die Glasfasern und der Sand so eingebracht werden, dass sie mindestens teilweise in den Kunststoff eindringen, wobei üblicherweise ein

Aufbau mehrerer miteinander vernetzter Schichten erfolgt.

Um den Aushärtungsvorgang des bei Raumtemperatur in die ebenfalls Raumtemperatur aufweisende Schleudertrommel eingebrachten Kunststoffes zu starten oder zu beschleunigen, war es bis jetzt üblich, heisse Luft ins Innere der Schieudertrommel einzublasen.

Statt dessen wird nun bei der vorstehend beschriebenen Anlage entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren durch Öffnen der entsprechenden Ventile 32 und 37 und Einschalten der zugehörigen Umwälzpumpen 51 und 60 die Besprengeinrichtung und die Wasserauffangvorrichtung in den Warmwasserkreislauf eingeschaltet. Durch das aussen über die Schleudertrommel 6 fliessende Warmwasser wird diese Trommel beispielsweise auf 40-50°C erwärmt. Da sie aus Metall, üblicherweise aus Eisen, besteht und demzufolge eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wird die Wärme dem Kunststoff zugeführt. Um zu vermeiden, dass dadurch ein äusserer Harzbereich vor dem Gelieren so dünnflüssig wird, dass sich in ihr durch Wanderung der Glasfasern eine zu grosse, das Aushärten störende Glasfasernkonzentration bildet, wird für den äusser-sten Wandbereich ein Harz verwendet, dessen Gelzeit nur 10-70% der Gelzeit des für die innersten Wandbereiche verwendeten Harzes beträgt. Ein solches Harz kann man durch einen kleineren Inhibi-tor-Anteil oder durch Zugabe einer grösseren Be-schleuniger-Menge erhalten. Durch den nach der Gelierung einsetzenden exothermen Härteprozess erhitzt sich das Harz auf 80°-120°C, sodass sich auch die Schleudertrommel etwas erwärmt. Sobald der Aushärtevorgang exotherm geworden ist, also ungefähr dann, wenn die das entstehende Rohr bildende Masse eine Temperatur von ca. 70°C erreicht hat, oder etwas später werden die Besprengeinrichtung und die Wasserauffangvorrichtung durch Schliessen der entsprechenden Ventile 37 und 32 vom Warmwasser-Kreislauf getrennt. Wenn die durch das exotherme Erhärten erzeugte Temperatur im Rohr wieder abnimmt, wird durch Öffnen der andern Ventile 35 und 29 der Kaltwasser-Kreislauf, in welchem die Temperatur beispielsweise zwischen 15° und 40°C liegen kann, an die Besprengungsein-richtung und die Wasserauffangvorrichtung angeschlossen, wobei selbstverständlich die Umwälzpumpen 43 und 49 ebenfalls in Betrieb gesetzt werden. Durch diese Abkühlung während 5 bis 10 Min. kann die Schleudertrommel je nach Kaltwassertemperatur auf einen Wert zwischen 50° und 20°C abgekühlt werden.

Wenn das zum Rohraufbau nötige Material eingebracht und das Harz ausgehärtet ist, kann das Kunststoffrohr ohne grossen Kraftaufwand aus der Schieudertrommel herausgezogen werden, da durch die neue Art der Erwärmung und Kühlung einerseits der Innendurchmesser der Schieudertrommel um einen kleinen Betrag grösser ist als der Aussendurchmesser des ausgehärteten Kunststoffrohres und andererseits die Temperatur über die ganze Länge der Trommel und des Rohres konstant ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass sich die beim exothermen Härtevorgang

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entstehende Wärme zur Initiierung des Härtevorganges beim nächsten Rohr verwenden lässt, wozu eine Wärmepumpe benützt wird, die Wärme aus dem Kaltwasserspeicher 45 und dem Warmwasserspeicher 56 pumpt, die jedoch aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Falls keine Wärmepumpe benutzt wird, muss das Wasser im Warmwasser-Kreislauf nicht nur nach einem längeren, von der Isolation der Reservoire des Warmwasser-Kreislaufs abhängigen Betriebsunterbruch sondern auch sonst durch den Wärmeaustauscher 61 Wärme zugeführt werden. Das Wasser im Kaltwasserkreislauf ist dann auf irgend eine an sich bekannte Art und Weise, beispielsweise durch ein auf dem Prinzip der Wasserverdunstung arbeitenden Kühlvorrichtung, kühl zu halten oder zu kühlen.

Der dritte Vorteil, der sich mit dem neuen Verfahren erzielen lässt, besteht darin dass keine Umweltbelastung stattfindet. Des weitern ist auch die Kostenseite nicht zu vernachlässigen: Die früher für das Zuführen erhitzter Luft nötige Energie ist grösser als die jetzt für den Betrieb der Umwälzpumpen der beiden Wasserkreisläufe benötigte Energie, und auch die Anschaffungskosten für die Wasserkreisläufe liegen im Rahmen dessen, was für die Heiss-lufterzeuger und Gebläse ausgegeben werden mus-ste, sodass zusammenfassend trotz einer nicht unwesentlichen Reduktion der Betriebskosten eine wesentliche Erhöhung der Umweltverträglichkeit erzielt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Hersteilung eines Kunststoffrohres durch Einbringen von flüssigem, aushärtbarem Harz, das einen Füllstoff enthalten kann, dem zugehörigen Katalysator, Sand und Glasfasern in eine sich drehende, horizontalachsige, metallene, als Matrize dienende Schieudertrommel, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem ersten Einbringen der Ausgangsmateriaiien in die Raumtemperatur aufweisende Schieudertrommel diese zur Begünstigung des an sich exothermen Aushärtevorganges von aussen durch Besprengen mit warmem, in einem Kreislauf geführtem Wasser solange aufheizt, bis der Aushärtevorgang exotherm wird, und dann, wenn die Temperatur des entstehenden Rohres wieder abnimmt, die Schleudertrommel durch eine Besprengung mit kaltem, in einem zweiten Kreislauf geführten Wasser kühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man für den äussersten Wandbereich des herzustellenden Rohres ein Harz verwendet, dessen Gelzeit 10% bis 70% der Gelzeit des für den innersten Wandbereich verwendeten Harzes beträgt.

3. Anlage mit mindestens einer horizontalachsi-gen, drehbar gelagerten, motorisch angetriebenen, metallenen, als Matrize dienenden Schieudertrommel als Form zur Herstellung von im wesentlichen aus Glasfasern, Sand und einem Duroplast bestehenden Rohren, und mit einer Zuführvorrichtung zum Zuführen dieser Ausgangsmaterialien ins Innere der sich drehenden Schleudertrommel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Heiz- und Kühlanlage mit einem Warmwasser- und einem Kaltwasserkreislauf, wobei bei jeder Schleudertrommel eine Besprengeinrichtung zum Besprengen der sich drehenden Trommel mit Wasser und unterhalb der Trommel eine Auffangvorrichtung für das über die Trommel laufende Wasser vorhanden sind, die beide wahlweise an einem der beiden Wasserkreisläufe anschliessbar sind.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Wasserkreisläufe je ein kleineres und ein grösseres Reservoir aufweist, die in dieser Reihenfolge im betreffenden Kreislauf angeordnet sind.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Reservoire mit einer Überlaufleitung und einer durch ein Ventil verschliessbaren Entleerungsleitung ausgerüstet sind.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Kreisläufe zwei Pumpen enthält, eine zum Fördern des Wassers vom kleinen Reservoir ins grössere Reservoir und eine zum Fördern des Wassers vom grösseren Reservoir zu den Besprengeinrichtungen.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum wahlweisen An-schliessen der Besprengeinrichtungen und der Auffangvorrichtungen an einen der Wasserkreisläufe jedes dieser Bauelemente über ein erstes ferngesteuertes Ventil am Warmwasserkreislauf und über ein zweites ferngesteuertes Ventil am Kaltwasserkreislauf angeschlossen ist, und dass eine zentrale, programmierbare Steuereinrichtung zur Betätigung aller Ventile vorhanden ist.

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